第2节 电路和光速(修订中)
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假设我们有一个由开关控制的简单的单电池、单灯电路。当开关闭合时，灯立即亮起。当开关打开时，灯立即变暗：（下图）
灯似乎立即响应开关。
实际上，白炽灯在接收到足够大的电流 (opens new window)为其供电后，其灯丝预热并发光的时间很短，因此效果不是即时的。但是，我想关注的是电流本身的即时性，而不是灯丝的响应时间。
出于所有实际目的，开关动作的效果在灯的位置是即时的。尽管电荷载流子在电线中移动的速度非常缓慢，但电荷载流子相互推挤的整体效果却以光速发生（大约每秒 186,000 英里_！_）。
但是，如果为灯供电的电线有 186,000 英里长，会发生什么？由于我们知道电信号的速度是有限的（尽管速度非常快），因此一组很长的电线应该会在电路中引入时间延迟，从而延迟开关对灯的动作：（下图）
在光速下，灯在 1 秒后响应。
假设灯丝没有预热时间，并且两根电线的 372,000 英里长度上没有电阻，则灯将在开关闭合后大约一秒钟亮起。
虽然37.2万英里长的超 (opens new window)导线的建设和运营会带来巨大的实际问题，但理论上是可行的，所以这个“思想实验”是有效的。再次打开开关时，灯在开关打开后会继续通电一秒钟，然后断电。
设想这种情况的一种方法是将导 (opens new window)体内的电荷载流子想象成火车中的轨道车厢：通过联轴器中的少量“松弛”或“间隙”连接在一起。当一辆轨道车（一种电荷载体）开始移动时，它会推动它前面的那辆并拉动它后面的那辆，但不会在联轴器的松弛解除之前。
因此，运动以受耦合松弛限制的最大速度从车厢转移到车厢（从一个电荷载流子到另一个），从而导致从火车（电路）的左端到右端的运动传输速度更快比汽车的实际速度（电荷载体）：（下图）
运动从一辆车连续传输到下一辆车。
另一个可能更适合传输线主题的类比是水中的波浪。假设一个扁平的壁状物体突然沿水面水平移动，从而在其前方产生波浪。
当水分子相互碰撞时，波会传播，沿水面传递波动的速度远远快于水分子本身的实际传播速度：（下图）
水中的波浪运动。
同样，电荷载流子运动“耦合”大约以光速传播，尽管电荷载流子本身的移动速度不那么快。在很长的电路中，这种“耦合”速度会以开关动作和灯动作之间的短时间延迟的形式被人类观察者注意到。
# 总结
- 在电路中，电荷载流子运动“耦合”大约以光速行进，尽管导体内的电荷载流子不会在接近该速度的任何地方行进。
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